含水量和混播比例对青南牧区燕麦-箭筈豌豆/毛苕子混播青贮品质的影响

2018-07-30李蕾蕾花登峰郑兴卫李聪

草业学报 2018年7期

李蕾蕾,花登峰,郑兴卫,李聪*

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193；2.农业部农业机械化技术开发推广总站，北京100079)

青南牧区主要指位于青海省南部的黄南、玉树和果洛3个藏族自治州，是青海省主要畜牧业生产基地[1]。青南牧区冷季较长，期间天然牧草粗蛋白等营养成分和饲草消化率都急剧下降，家畜的生长发育受季节变化影响显著，出现“夏壮、秋肥、冬瘦、春死”循环现象[2]。近年来，人们的生态意识不断提高，退牧还草、禁牧休牧已成为一种必然选择，而现代畜牧业对饲草料的质量要求却越来越高，这使得季节性和区域性饲草供求不平衡及畜草矛盾更加突出。随着国家西部大开发战略的贯彻实施，通过在符合条件的地区集中栽培优质、高产人工饲草，并采用调制青干草、青(黄)贮等加工贮藏手段，进行终年牛羊饲喂或放牧补饲有机结合，这是解决这一问题的有效途径，同时可有效缓解天然草地的压力，也符合国家生态保护的方针政策。燕麦(Avenasativa)具有易于栽培、营养丰富、适口性好、适宜温凉气候条件等特点，成为青藏高寒牧区晒制青干草或制作青贮的重要饲草来源[3]。但是单一栽培燕麦，所调制的青干草或青贮饲料粗蛋白含量较低。箭筈豌豆(Viciasativa)的粗蛋白含量与紫花苜蓿(Medicagosativa)相当，在高海拔地区鲜草产量可达37500～52500 kg·hm-2，是青藏高原地区人工种草的主要豆科牧草[4]；此外，豆科饲草毛苕子(Viciavillosa)近年来在青海种植规模也不断扩大。由于箭筈豌豆缓冲能高，水溶性碳水化合物含量低，单独青贮难以成功[5]。因此将燕麦与箭筈豌豆混播后青贮，不仅可以提高牧草产量[6]，又可使青贮饲料营养均衡。

原料水分、添加剂和发酵时间等都是饲草青贮的重要影响因素。琚泽亮等[7]研究了青贮时间及添加剂对高寒牧区燕麦-箭筈豌豆混播青贮发酵品质的影响。而对青南牧区混合青贮的混播比例、适宜含水量和青贮方式等方面的研究较为缺乏，不利于指导生产实践。因此，本研究旨在结合青南牧区生产实际，利用燕麦与箭筈豌豆/毛苕子开展混合青贮研究，探讨不同混播比例、含水量及青贮方式对青贮发酵品质的影响，为当地青贮饲料的生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验点位于青海省黄南藏族自治州河南蒙古族自治县优干宁镇，地理位置E 101°34′，N 34°45′。平均海拔3600 m，年平均温度0.0 ℃，年日照时数在3200 h左右。

1.2 试验材料

供试燕麦为丹麦444号(Avenasativacv. Denmark No.444)，箭筈豌豆为西牧333(V.sativacv. Ximu333)和毛苕子(V.villosa)。

1.3 试验设计

于2015年5月20日以撒播方式种植，按混播饲草种子重量比设5个处理，如下：h1为丹麦444燕麦+箭筈豌豆混播比例18∶2；h2为丹麦444燕麦+箭筈豌豆混播比例17∶3；h3为丹麦444燕麦+箭筈豌豆混播比例16∶4；h4为丹麦444燕麦+箭筈豌豆混播比例15∶5；h5为丹麦444燕麦+毛苕子混播比例18∶2，各处理播种量均为300 kg·hm-2。每个处理3次重复，共计15个小区，每个小区面积0.4 hm2。小区区距的宽度2.0 m，重复与重复之间设2.0 m的走道，试验地周围设置2.0 m的保护行，以减少边际影响。播前整地，深耕翻22～28 cm，耕翻后，对角轻耙2遍，耙碎土块，整平地面，然后撒播草籽和化肥，再用轻耙及镇压器混合作业一次。出苗后清除杂草一次。基肥磷酸二铵施用量150 kg·hm-2(国产优等品，磷酸二铵含量≥64%)，试验期间不灌溉。

燕麦与箭筈豌豆/毛苕子混播后，在燕麦乳熟期(2015年9月中旬)，选择晴朗的天气刈割晾晒，青贮原料水分含量在40%～70%时进行包膜青贮。包膜青贮方法分两种：t1为利用国产小型捆裹机和IPEX农用拉伸回缩膜(淡绿色，规格1500 m×25 cm，厚度25 μm)将整株饲草直接高密度压实为重50 kg的草捆，并裹包为高80 cm，直径50 cm圆柱形青贮包(密度318.4 kg·m-3)，在厌氧条件下自然发酵；t2为先将饲草切碎至3～5 cm，取50 kg草料置于聚乙烯袋压实后，再包裹为高80 cm，直径40 cm圆柱形青贮包(密度497.6 kg·m-3)。每个处理6次重复，全部置于饲草储备库中存放，于青贮第150天时取样分析。

1.4 测定项目及方法

1.4.1草产量测定在燕麦开花期测定，取2.0 m×2.0 m的样方，齐地面刈割，将样品剪成3～4 cm长，编号后置于烘箱中，在65 ℃下烘48 h直至恒重为止称干重，计算干草产量，每个小区3次重复。

1.4.2青贮饲料调制选择晴朗的天气刈割饲草，置于室外翻晒，用于整株包膜青贮(t1)和切碎包膜青贮(t2)；用水分测定仪持续测定水分含量，并在饲草含水量达到70%(s70)、65%(s65)、60%(s60)、55%(s55)、50%(s50)、45%(s45)和40%(s40)时分别进行包膜青贮。

1.4.3感官评定参照德国农业协会(Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft)评分标准，从颜色、气味和质地3方面进行评分。满分为20分，其中气味14分、质地4分、颜色2分。等级划分为：16～20为1级，10～15为2级，5～9为3级，0～4为4级[8]。

1.4.4pH值、氨态氮及乳酸的测定取样时在青贮包中不同位置取样，剪碎并混合均匀，低温储存带回实验室。取20 g青贮饲料样品，加入180 mL蒸馏水于4 ℃冰箱中浸提24 h，使用4层纱布过滤后再用定性滤纸精滤，制备青贮浸提液[9]，用HANNA pH 211型精密pH计测定浸提液的pH值；采用苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮(ammonia nitrogen，AN)含量[10]，计算氨态氮占总氮(total nitrogen,TN)比例；利用对羟基联苯比色法测定浸提液的乳酸(lactic acid，LA)含量[11]。

1.4.5营养成分分析青贮样品在105 ℃条件下烘2 h，然后65 ℃恒温烘60 h至恒重，烘干样粉碎后过筛用自封袋密封保存。粗蛋白(crude protein，CP)含量采用凯氏定氮法测定[12]；中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)含量采用范氏纤维法测定[13]。

1.5 统计分析

应用Excel 2007及SPSS 18.0软件对数据进行初步整理。再以SAS 9.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理草产量测定

由表1可知，h4处理具有较明显的产量优势。在燕麦+箭筈豌豆混播处理中，干草产量随着箭筈豌豆占混播比例增加而呈上升趋势，h4处理干草产量最高，产量最低的是h1处理；h4比h1处理产量提高了17.93%，比h5处理(燕麦+毛苕子)产量提高了12.23%。

表1 混播牧草干草产量Table 1 The statistical analysis of hay yield (kg·hm-2)

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note: In the same column, values with different small letter mean significant difference (P<0.05).

2.2 不同处理对青贮饲料感官评定的影响

根据德国农业协会评分法进行青贮饲料感官评定，3位专家先独立打分再测算各处理平均得分。大部分青贮饲料感官评价较好，色泽上呈现青绿色或者黄绿色；气味上有淡淡的酸香味；质地上青贮饲草保持良好，可分辨出茎叶的结构。但是h2t2s70、h4t1s70两个处理，开包后青贮饲料颜色呈暗黑绿色，茎叶粘手、结构腐烂，还可以闻到腐臭味道，评定等级为4级。

所有70个青贮处理中，感官评定得分在20～16范围内，品质等级1级的共35个，占总数的50.0%；得分在15～10范围内，品质等级2级的共18个，占25.7%；得分在9～5范围内，品质等级3级的共15个，占21.4%；得分在4～0范围内，品质等级4级的共2个，占2.9%(表2)。

表2 青贮品质感官评定Table 2 The sense evaluation of silage with different mixture proportions and moisture content (%)

注： h为不同混播组合；t为不同青贮方法(t1整株青贮、t2切碎青贮)；s为不同水分处理。下同。

Note: h means different mixing proportion of oat and legumes, t means different cutting treatment, and s means different water content treatment. The same below.

2.3 混播比例、青贮方式及含水量对pH值、乳酸含量和氨态氮占总氮比值的影响

由表3可知，青贮饲草pH值受原料含水量、混播比例和加工方式的综合影响。在青贮原料含水量相同情况下，随着燕麦比例的提高，pH值整体呈下降趋势，且切碎青贮(t2)pH值普遍低于整株青贮(t1)。在同等混播比例条件下，随着原料含水量升高，pH值呈先下降再升高的趋势，切碎青贮pH值低于整株青贮。其中，燕麦+箭筈豌豆组合中，pH值<4.0的有2个处理(h1t1s50和h1t2s50)，含水量均为50%；pH值4.0～4.1范围内的有5个处理(h1t2s60、h2t2s50、h2t2s60、h3t2s65和h4t2s45)，其中4个处理含水量为50%～65%；而pH值>5.0的有7个处理(h1t1s40、h2t1s40、h2t1s70、h2t2s70、h3t1s55、h4t1s70和h4t2s70)，其中4个处理含水量为70%。这表明当原料含水量超过65%后，青贮pH值呈现出重新上升的趋势，这可能与青藏高原冬春季节的气候变化有关。禾豆混播比例同为18∶2的h1处理(燕麦+箭筈豌豆)pH值和h5(燕麦+毛苕子)处理比较，在整株青贮条件下，含水量的变化对两组间pH值无明显规律性影响；但在切碎青贮条件下，相同含水量h5处理pH值低于h1，且差异显著(P<0.05)。

由表3可知，青贮饲料乳酸含量受原料含水量、混播比例和青贮方式影响显著。原料水分含量相同情况下，随着箭筈豌豆混播比例的提高，乳酸含量呈下降趋势，且整株青贮乳酸含量低于切碎青贮。在混播比例相同条件下，乳酸含量随着原料含水量增加呈先升高再下降的趋势。燕麦+箭筈豌豆各组合处理中，共有15个处理的乳酸含量>5.0%，其中，有11个处理含水量为50%～60%，有7个处理混播比例为18∶2；共有6个处理乳酸含量<3.0%，其中，5个处理含水量为70%，4个处理为整株青贮。燕麦+毛苕子组合中，6个处理乳酸含量>5.0%，其中，3个处理含水量为50%～60%，4个处理为切碎青贮。

表3 不同处理下混播青贮的pH值、乳酸含量和氨态氮占总氮比值变化Table 3 pH value, LA content and AN/TN of silage under different treatments

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，同列不同大写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different capital letter in the same column means statistical difference (P<0.05) ;different lowercase letter in the same roll means statistical difference (P<0.05) . The same below.

表4 不同处理下青贮饲料的营养成分Table 4 Nutritional contents of silage under different treatments

青贮饲料中氨态氮的含量是反映青贮饲料中蛋白质被微生物分解的程度，氨态氮占总氮(AN/TN)的比值越高表明蛋白质分解产生氨的量越高，青贮饲料蛋白质的损失越大，其青贮发酵品质越差。由表3可知，AN/TN<10%的2个处理为h2t2s65和h3t2s65，青贮发酵品质较好。原料含水量为40%的10个处理AN/TN较高，其中有6个比值均高于35%，青贮发酵品质很差。混播比例同为18∶2的h1(燕麦+豌豆)和h5(燕麦+毛苕子)处理相比较，含水量相同条件下，h1的AN/TN普遍低于h5处理。

2.4 混播比例、青贮方法及含水量对青贮营养成分的影响

从表4可以看出，燕麦+箭筈豌豆系列组合中，随着箭筈豌豆占混合比例的增加，青贮饲草粗蛋白含量呈上升趋势。青贮饲料中粗蛋白含量相对较高(大于9.0%)的8个处理次序为： h4t1s55>h4t1s60>h4t2s50>h4t2s60>h3t1s55>h3t2s60>h4t2s55>h3t1s60；粗蛋白含量较低(小于7.0%)的14个处理次序为：h1t2s40

燕麦+箭筈豌豆系列处理中，NDF含量较低的(小于45%)的2个处理为h4t2s40和h3t1s65；NDF含量较高的(大于55%)的5个处理次序为：h1t2s70>h4t2s65>h1t2s55>h1t1s40>h2t1s40；其中，h4t2s40的NDF含量比h1t2s70、h4t2s65分别降低了35.81%和33.55%，差异显著(P<0.05)。无论燕麦+箭筈豌豆还是燕麦+毛苕子组合，40%原料含水量整株青贮处理NDF含量水平均大于50%。禾豆比均为18∶2的h5组合与h1组合相比，整株青贮除h5t1s60外，其他处理NDF含量均低于相同原料水分含量的燕麦+箭筈豌豆处理；切碎青贮除h5t2s45外，其他处理NDF含量均低于相同原料水分的含量燕麦+箭筈豌豆处理。

燕麦+箭筈豌豆系列处理中，ADF含量较低的(小于30%)19个处理，次序为h2t2s60

3 讨论

3.1 含水量对青贮品质的影响

在本试验中，青贮饲料发酵品质感官得分随着青贮原料含水量的增加，出现先升高再下降的趋势。这说明较低(40%)和较高(70%)的水分含量都不利于高寒地区青贮的成功。青南牧区冷季日夜温差可达到±20 ℃以上，如果牧草水分含量较高，低温会导致结冰从而引起发酵失败。而且牧草水分含量过高在青贮过程中会产生汁液渗漏，导致营养流失。牧草含水量50%～60%系列处理中，除h5t1s60外，其他感官评定得分均为1级。因此，根据感官评分判断，青南牧区最适宜的青贮含水量是50%～60%。

原料含水量对青贮pH值的影响主要是由于过低的原料含水量减缓了乳酸菌的繁殖，导致较高的青贮pH值；本试验结果表明含水量在60%～65%的各处理组均能够获得4.0～4.6的较低pH值。这与郭玉琴等[14]关于苜蓿在含水量60%时青贮的pH值低于70%、80%含水量pH值结论一致。而当含水量进一步增加达到70%时，青贮饲料的pH值又出现上升趋势，各处理组pH值均在4.4～5.9之间。其中，h2与h4处理组均在5.0以上。这可能是由于3500 m以上的高海拔地区冷季气温较低，较高含水量易结冰，导致青贮发酵过程受到影响。一般认为青贮原料干物质含量越高，水分含量降低，微生物活性会受抑，有机酸含量降低，pH值升高，而本研究结果表明，在高海拔高寒地区，这一规律只有原料水分含量在较合适范围内才得以实现。基于本试验的研究结果，在青南牧区制作青贮饲料，为了达到理想的青贮效果，建议原料含水量为50%～60%。

Touqir等[15]研究认为水分含量较低的青贮原料由于延缓了厌氧微生物的生长，从而降低了糖分向有机酸转化的速度和能力；而当青贮原料水分含量较高时，梭菌会大量繁殖，丁酸和氨态氮等有害物质也会大量生成，从而影响青贮发酵品质。因此只有含水量适宜，才能获得乳酸菌的成功发酵。Weinberg等[16]研究认为青贮原料干物质含量较高(水分含量较低)时，对乳酸菌等微生物活性的抑制作用提升导致青贮无法快速达到稳定状态，从而影响青贮质量。本试验过程中，随着青贮原料水分的增加，各处理组乳酸含量也出现先上升再下降的趋势，我们认为这是由于40%～45%的原料含水量较低，难以满足高寒牧区乳酸菌发酵需求；而一般来说有利于乳酸菌活动繁殖的65%～70%原料含水量在高寒牧区反而容易致使青贮包内结冰，导致了乳酸菌活性的抑制(乳酸菌发酵适宜温度范围为19～37 ℃)。因此，在青南高寒牧区，原料含水量50%～60%的处理的乳酸含量高于其他处理，如h1t1s50、h1t1s55、h1t1s60、h1t2s50、h1t2s55、h1t2s60等处理乳酸含量均高于同组合中其他水分含量处理。

3.2 混播比例对青贮品质的影响

本研究发现，燕麦占混播饲草比例的提升会引起青贮饲料pH值总体呈下降趋势。这是因为水溶性碳水化合物是青贮过程中乳酸菌代谢的物质基础，乳酸菌可以直接利用水溶性碳水化合物生成乳酸，使pH值下降，并促使青贮饲草快速进入酸性环境。一般水溶性碳水化合物含量应达到青贮原料鲜重的2.0%～2.5%才可能获得优质青贮饲草[17]。由于禾本科牧草燕麦水溶性碳水化合物含量较高，而豆科牧草箭筈豌豆含量相对较低且缓冲能较高，因此，燕麦比例的提升能够为乳酸菌的生长繁殖提供充足的底物，利于乳酸菌活动发酵从而快速生成大量乳酸，引起青贮饲料pH值的降低。同时，这也增强了对酪酸菌、霉菌等有害微生物生长繁殖的抑制作用，有利于青贮饲料发酵品质的提高。

氨态氮占总氮(AN/TN)的比值是青贮饲料质量评定的重要指标。Wilkins等[18]的研究表明青贮饲料AN/TN与家畜对干物质采食量呈强负相关，因此氨态氮的含量直接决定了青贮饲料的饲用价值。本研究结果表明，AN/TN随着燕麦占混播比例的增加和原料含水量的升高而降低。同时，随着pH值的降低，AN/TN也出现下降趋势。如AN/TN最低的h3t2s65(9.04%)和h2t2s65(8.56%)两个处理组pH值分别为4.10和4.30，而AN/TN较高的h3t2s40、h4t1s40两个处理组pH值分别跃升为4.92和4.83，这表明较低的pH值可以有效地抑制蛋白质水解。Wood等[19]认为，在青贮过程中蛋白质由于微生物作用水解，可用产生的挥发性氮量来表示脱氨基程度，其中蛋白质水解过程与pH值紧密相关，pH的快速下降可阻碍蛋白质水解作用，降低氨态氮占总氮比值。粗蛋白含量的变化与氨态氮比例整体呈现出相反的趋势，直接决定了家畜能够从饲料中获取的营养物质含量。可以看出，随着豆科饲草箭筈豌豆占混播比例的增加，青贮饲料粗蛋白含量不断提升。

试验中我们还发现pH值较低的处理，NDF含量也相对较低，如NDF含量低于50%的32个处理中，pH值小于4.5有18个。这可能是由于较多的酸性物质对饲草细胞壁降解有促进作用，但是没有呈现出明显的规律性变化。

3.3 青贮方式对青贮品质的影响

试验结果表明，切碎青贮效果要略优于整株打捆后包膜青贮，但由于整株青贮不影响其有效饲喂利用，而切碎需要增加一道工序，投入较多的人力和物力。所以，在青藏高原制作青贮牧草，如果机械设备能够满足，建议采用牧草切碎青贮处理方式；如果缺少相关设备以及人力等，可采用整株打捆后包膜青贮处理措施，制作过程中要确保打捆密实。

试验数据显示切碎青贮处理pH值低于整株青贮处理。这是由于青贮过程属于厌氧发酵，同等条件下，原料经过切碎处理，茎秆中的残余空气较少，包膜密实度增加，能够较快形成缺氧环境，有利于乳酸发酵同时抑制了丁酸形成，因而pH值普遍低于整株青贮。本试验中，整株青贮乳酸含量普遍较低，主要由于青贮过程中，饲草茎秆物理结构较完整难以压实，有较多的空气残留，不利于乳酸菌的生长繁殖，且随着青贮时间的延长，梭菌、霉菌、酵母菌等专性和兼性厌氧菌会同乳酸菌竞争营养，也不利于乳酸的形成。切碎青贮能够在破坏原料细胞壁使细胞内含物成为促进乳酸发酵底物的同时，在青贮前期还能迅速形成厌氧环境利于pH值降低。

切碎青贮AN/TN普遍低于整株青贮，这主要由于整株青贮过程中，饲草茎秆的中空物理结构粗糙，难以压实，有较多的空气残留，植物附着的好氧性微生物和酶类增多，从而增强了对蛋白质的分解作用，致使AN/TN升高。整株青贮处理组的粗蛋白含量也要普遍低于切碎处理。